一种用于遥感卫星中稳像相机设计和实现

遥感相机凝视的积分时间较长,为了在较长的积分时间内能够稳定成像,需要设计稳像控制系统,消除成像积分时间内由于卫星的残余抖动引起的图像模糊.稳像相机是稳像控制系统中的核心设备,任何光学稳像系统都需要根据稳像相机的图像数据完成运算.在遥感卫星中稳像相机和遥感相机使用同一光路,因此稳像相机可使用的有效面积较小.为了获得较高的稳像控制带宽,要求稳像相机必须具备千赫兹量级的成像帧频,这就要求相机具备高灵敏度、低噪声的特点,并可以在极短曝光条件下获取图像信息;同时相机需要具备大面阵成像能力,以期拍摄获得足够大的地物场景,为寻找细节丰富的区域开展帧间关联提供可能.将稳像相机电子学设计成焦平面电路、信号处理电路和接口板三种电路,并使用柔版代替板间连接器将三种电路连接,极大的减小了稳像相机的体积和质量.实际测试得稳像相机最大外包落为114 mm×58 mm×69 mm、质量697 g、功耗小于6 W;该稳像相机具有1280×1024@50 fps全画幅搜索模式和32×32@2000 fps闭环控制模式.试验结果表明,稳像相机在全画幅模式下成像清晰;遥感相机在闭环控制模式下的成像分辨率得到大幅度提升,达到设计指标.     

帧转移面阵CCD电子像移补偿设计

文章通过分析像移对面阵CCD成像的影响,针对面阵CCD运动成像中影响图像MTF的速度误差和积分级数来设计具有电子像移补偿功能的面阵CCD积分时序,并完成了软件仿真和硬件电路测试,在实际CCD成像电路中验证了像移补偿时序。     

一种星上微振动引起像移量的测量方法

基于多色CCD各谱段分时成像的特点,提出一种高分辨率光学遥感卫星星上微振动引起像移量的测量方法。该方法依据多色CCD不同时刻获取地面同一景物的不同谱段图像间的匹配像移量差异,确定星上微振动引起的像移量。研究实例证明了文章提出方法的可行性,结果表明,频率越低,微振动引起的像移量越大,因此,应对高分辨率光学遥感卫星的微振动,尤其是低频部分进行有效抑制。     

空间相机的像移速度矢量计算模型

建立了空间相机的像移速度矢量计算模型.用多重坐标变换在统一的摄影坐标系中表述像面和目标位置.讨论了星下点、方位偏移和俯仰偏移时成像的边界条件与目标定位.根据中心投影原理,给出了电荷耦合器件(CCD)线阵推扫相机对地物目标成像时的偏流角和合成像移速度模值的计算公式.对实现空间相机的精密像移速度补偿、地面目标定位和空间目标识别有重要的应用价值.     

基于惯性参考基准的像移测量与图像复原

卫星上存在高、中、低频率的微振动源,引起光学载荷光轴抖动,造成遥感图像成像品质下降。文章提出了一种基于惯性参考基准的像移测量与图像复原方法,介绍了该方法的原理和涉及的关键部件。为验证该方法的可行性和性能,研制了一套地面试验验证系统,包括验证相机(含惯性参考基准单元、哈特曼传感器)、积分球、靶标、平行光管、隔振平台、激振器、六自由度支撑台,以及相应的图像复原软件等。测量了试验环境的背景噪声,开展了像移测量精度试验,在此基础上完成了多种工况下的图像恢复试验。结果表明,基于惯性参考基准的像移测量误差均方根值不超过0.12像元,基于测得的像移数据可显著提升像质,图像的调制传递函数一般可提升至原图的1.38～1.52倍。该方法获得的像移数据还可以反馈给稳像镜,实时补偿星上微振动,有助于直接获取高品质图像。     

相机摆放方式对推扫成像试验的影响分析

为了减小空间TDI CCD相机外场成像过程中相机摆放方式引入的误差,更准确地评价相机成像性能,提出了一种相机最佳水平摆放角、半径以及成像仰角的计算方法。建立了推扫成像的像移矢量数学模型,定义了像移矢量与水平摆放角、半径之间的函数关系,对工程近似进行了误差分析。建立了相机仰角与像移失配率之间的函数关系,提出了最佳仰角的计算方法。分析结果表明：在常规大气条件下,水平摆放角为0°,摆放半径为0, 仰角为7°时,相机摆放方式对成像影响最小,成像结果最能客观反映相机性能。     

环境减灾-1A、1B卫星宽覆盖多光谱CCD相机技术

环境减灾-1A、1B卫星装载的宽覆盖多光谱CCD相机实现了地面像元分辨率优于30m、对地幅宽大于700km、4个谱段推扫成像.CCD相机自2008年9月8日首次开机成像后,不断获取地面可见光信息,图像清晰、层次分明,图像数据广泛应用于灾害监测与评估、灾后恢复重建等方面.文章就HJ-1A、1B卫星CCD相机的设计原理、技术难点、进步点及创新点等进行了总结.     

象移对星载TDICCD相机成像品质的影响分析

像移是影响星载时间延迟积分电荷耦合器件（TDICCD）相机成像品质的重要因素。为研究像移对TDICCD像质的影响,首先分析了像移引起图像模糊和几何变形的机理,研究了像移降质的辐射和几何方面评价参量。依据TDICCD工作原理,建立了像移影响下TDICCD相机空变降质模型,并以此为基础,计算并分析了不同形式、不同方向上的像移影响下的像质下降情况。分析结果表明,不同方向、不同形式的像移引起的成像品质下降是不同的。文章中提出的空变降质模型可以为后续的仿真及像移降质图像的恢复等提供参考。     

一种线阵CCD相机MTF测试方法

调制传递函数是评价成像系统性能的重要指标。然而,由于CCD相机的移变特性,传递定义的调制传递函数不再适用于CCD相机。本文中定义了一种新的VVF相机的调制传递函数,及其测试方法,通过理论分析证明,本方法能有效地克服CCD相机采样移变特性的影响。     

星载TDI-CCD推扫相机的偏流角计算与补偿

在星载时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)线阵推扫成像相机中,为使TDI-CCD线阵移动方向与目标像移方向一致,并实现光生电荷包转移速度与目标像移速度的匹配以确保成像质量,提出一种用卫星偏航控制实现相机偏流角补偿的方法。导出了星下点、方位偏移和俯仰偏移成像时相机偏流角,以及目标像移速度的解析计算公式,并对偏流角补偿进行了讨论。     

基于小波包变换的Quick Bird全色影像和多光谱影像的融合

为了能够更好地将迄今为止在商业领域内空间分辨率最高的Quick Bird卫星遥感影像的高空间分辨率特性和多光谱特性结合起来,以提高对影像信息的分析和提取能力,笔者在研究了小波包图像分析法之后,提出了一种基于小波包变换(WPT)的Quick Bird遥感影像融合方法,在此基础上,对同一地区Quick Bird全色影像和多波段影像进行了融合实验,获得了满意的实验结果。     

基于FPGA的实时图像采集和去噪系统设计

对采集或传输过程中受到的噪声干扰信号进行预处理,并保持图像传输的实时性,是图像处理系统需要解决的问题。对于实时性要求高的图像处理系统而言,用软件来实现噪声的预处理相对来说是比较耗时的,因此必须寻求其他解决方式。文章设计基于FPGA的新型模块化集成电路来实现图像采集和去噪,并通过试验和仿真测试验证了设计的实时效果。     

基于边缘信息的SAR与可见光景像匹配算法

SAR(合成孔径雷达 )与可见光图像由于成像机理的不同 ,直接进行基于图像灰度信息的匹配定位很难达到实际应用的要求。边缘是图像最基本的特征之一 ,文中提出一种基于边缘信息的 SAR与可见光景象匹配算法。该算法针对 SAR与可见光图像的特点 ,利用小波变换结合模糊中值加权滤波 ,取得有效的边缘信息 ,利用图像的边缘特征结合相关峰值特性分析的后处理方法进行匹配 ,并采用多分辨率分级搜索技术减少计算量。实验证明本算法匹配精度高 ,稳定性好     

合成孔径雷达的辐射分辨特性

专家论述合成孔径雷达（ＳＡＲ）的辐射分辨特性。首先阐述ＳＡＲ图像像元强度所应奠定的概率分布－－χ＾２分布，然后用不同方法去度量该分布的宽度，由此产生了多种辐射分辨率定义，以指定图像强工时的错误概率为准则来比较各种定义，从而进一步揭示其内涵。还导出了存在系统热噪声辐射分辩率的定量计算关系式。并论述了辐射分辨特性对ＳＡＲ图像可懂度的影响。     

一种基于分类DCT的SAR图像压缩算法

提出了一种基于分类 DCT的 SAR图像压缩编码算法 ,该算法在国际静止图像压缩标准 JPEG基础上 ,将图像划分为平坦区域和波动区域 ,依据人的视觉生理特点 ,对不同区域采用不同的量化编码方式 ,结果 ,既可以获得较高的压缩比 ,同时也可保证良好的视觉效果。实验结果验证了算法的有效性     

嫦娥二号月球卫星CCD立体相机在轨图像分析

嫦娥二号月球卫星从2010年10月1日发射至今,已在轨运行近2年,除全部完成预定的工程与科学目标外,还完成了若干扩展科学试验。CCD立体相机获得了月球虹湾地区的35轨空间分辨率约为1．3m的局域立体图像,以及7m空间分辨率、100％覆盖的全月立体图像,是迄今为止国际上分辨率最高、最清晰的全月立体图像。文章在简要介绍在轨图像获取情况的基础上,对15km／100km椭圆轨道及100km圆轨道上获取的图像进行了分析,重点讨论了拍摄时的太阳高度角对图像视觉效果以及图像信息量的影响,可为中国今后探测其他星球提供一定的参考。     

基于FPGA的实时图像预处理系统的设计

针对基于DSP实现的实时视频信号处理系统中原始视频数据量大的问题，本文阐述了用FPGA解决该类问题的优势，并举例用FPGA实现图像滤波的数据预处理实例。该设计已通过硬件实现，结果表明是正确有效的。     

一种用于WorldView-2遥感图像的波段分组融合方法

针对WorldView-2卫星遥感图像,提出一种基于波段分组的多光谱图像与全色光图像融合新方法。该方法以全色光波段与多光谱各波段光谱响应的匹配特点为依据,首先将八波段多光谱图像分成两组,然后分别设计融合模型再进行分组融合,最终得到多光谱各波段的融合结果,分组策略简单、实用。实验结果表明,该方法在融合WorldView-2遥感图像时能够在提高空间分辨率和保持光谱信息方面达到更好的平衡,优于现有的几种融合方法。     

星载TDICCD相机像移对成像质量的影响分析

通过分析给出了偏流角变化、速高比变化和姿态精度导致的像移量及其与调制传递函数的对应关系,结合卫星轨道和相机参数,在不同积分级数下引起的像移对相机成像质量的影响进行了仿真.结果表明,随着积分级数的增加,像移对相机成像质量的影响越来越大,尤其表现为偏流角及速高比的变化.为此,在轨运行期间须对其采取补偿措施,为保证高质量的图...